bab 10 - pengolahan air payau menjadi air minum …gambar 10.2 :kurva tekanan uap air laut dengan...

59
BAB 10 PENGOLAHAN PAYAU MENJADI AIR MINUM DENGAN TEKNOLOGI REVERSE OSMOSIS Oleh : Nusa Idaman Said 10.1 PENDAHULUAN Air minum adalah kebutuhan dasar manusia yang paling penting. Untuk menjamin kelangsungan hidup dan kualitas hidup manusia harus diperhatikan kelestarian sumberdaya alam, khususnya sumberdaya air. Namun tidak semua daerah mempunyai sumberdaya air yang baik. Wilayah pesisir pantai dan pulau-pulau kecil di tengah lautan lepas merupakan daerah- daerah yang sangat miskin akan sumber air tawar, sehingga timbul masalah pemenuhan kebutuhan air minum. Sumberdaya air yang terdapat di daerah tersebut umumnya berkualitas buruk, misalnya air tanahnya yang payau atau asin. Sumber air yang secara kuantitas tidak terbatas adalah air laut, walaupun kualitasnya sangat buruk karena banyak mengandung kadar garam atau TDS (Total Dissolved Solid) sangat tinggi. Untuk mengatasi masalah tersebut salah satu cara adalah dengan penerapan teknologi pengolahan air yang sesuai dengan kondisi sosial, budaya, ekonomi dan SDM (sumberdaya manusia), selain kondisi sumber air bakunya sendiri. Proses pengolahan air laut menjadi air tawar tersebut dikenal sebagai proses desalinasi. Pada era industrialisasi dengan kemajuan yang sangat pesat seperti sekarang ini mengakibatkan kenaikan tingkat sosial ekonomi masyarakat juga. Keadaan tersebut ditambah dengan terus meningkatnya jumlah penduduk akan semakin memacu peningkatan jumlah kebutuhan hidup manusia, khususnya air minum. Dengan meningkatnya permintaan akan air bersih dan semakin terbatasnya sumberdaya air di alam, maka peningkatan efisiensi proses pengolahan air juga merupakan syarat utama. Demikian halnya dalam penerapan sistem desalinasi ini, untuk 443

Upload: others

Post on 06-Mar-2020

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

BAB 10 PENGOLAHAN PAYAU MENJADI AIR MINUM DENGAN TEKNOLOGI REVERSE OSMOSIS

Oleh : Nusa Idaman Said

10.1 PENDAHULUAN

Air minum adalah kebutuhan dasar manusia yang paling penting. Untuk menjamin kelangsungan hidup dan kualitas hidup manusia harus diperhatikan kelestarian sumberdaya alam, khususnya sumberdaya air. Namun tidak semua daerah mempunyai sumberdaya air yang baik. Wilayah pesisir pantai dan pulau-pulau kecil di tengah lautan lepas merupakan daerah-daerah yang sangat miskin akan sumber air tawar, sehingga timbul masalah pemenuhan kebutuhan air minum. Sumberdaya air yang terdapat di daerah tersebut umumnya berkualitas buruk, misalnya air tanahnya yang payau atau asin. Sumber air yang secara kuantitas tidak terbatas adalah air laut, walaupun kualitasnya sangat buruk karena banyak mengandung kadar garam atau TDS (Total Dissolved Solid) sangat tinggi. Untuk mengatasi masalah tersebut salah satu cara adalah dengan penerapan teknologi pengolahan air yang sesuai dengan kondisi sosial, budaya, ekonomi dan SDM (sumberdaya manusia), selain kondisi sumber air bakunya sendiri. Proses pengolahan air laut menjadi air tawar tersebut dikenal sebagai proses desalinasi. Pada era industrialisasi dengan kemajuan yang sangat pesat seperti sekarang ini mengakibatkan kenaikan tingkat sosial ekonomi masyarakat juga. Keadaan tersebut ditambah dengan terus meningkatnya jumlah penduduk akan semakin memacu peningkatan jumlah kebutuhan hidup manusia, khususnya air minum. Dengan meningkatnya permintaan akan air bersih dan semakin terbatasnya sumberdaya air di alam, maka peningkatan efisiensi proses pengolahan air juga merupakan syarat utama. Demikian halnya dalam penerapan sistem desalinasi ini, untuk

443

Page 2: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

mengoptimalkan efisiensi proses ditempuh sistem penggabungan/kombinasi dengan proses pengolahan secara konvensional.

Air asin atau air payau adalah larutan yang mengandung beberapa jenis zat terlarut seperti garam-garam, yang jumlahnya rata-rata 3 sampai 4,5 %. Desalinasi berarti pemisahan air tawar dari air asin. Metoda yang digunakan pada proses ini disebut desalinasi air asin. Dalam pemisahan air tawar dari air asin, ada beberapa teknologi proses desalinasi yang telah banyak dikenal antara lain yakni porses distilasi/penguapan, teknologi proses dengan menggunakan membran, proses pertukaran ion dll.

Proses desalinasi dengan cara distilasi adalah pemisahan air tawar dengan cara merubah phase air, sedangkan pada proses dengan membran yakni pemisahan air tawar dari air laut dengan cara pemberian tekanan dan menggunakan membran reverse osmosis atau dengan cara elektrodialisa. Disamping alat desalinasi itu sendiri, perlengkapan lainnya yang umum pada proses desalinasi adalah sistem intake air laut termasuk pompa intake, saringan kasar dan saringan halus, perpipaan air laut, perpipaan air hasil proses (air tawar) dan tanki penampungan, peralatan energi (listrik) dan sistem distribusi dan lain sebagainya.

Beberapa jenis teknologi proses desalinasi air laut dapat dilihat pada Gambar 10.1.

PROSES DESALINASI

PEMBEKUANMEMBRANDISTILASI

MULTI STAGEFLASH

BRINE RECIRCONE THROUGH

MULTI EFFECTSECONDARY

REFREGERANTFREEZING

REVERSE OSMOSIS

ELECTRODIALYSISDIRECT

FREEZING

PERTUKARAN ION

PENGUAPANSINAR MATAHARI

Gambar 10.1 : Klasifikasi proses desalinasi air laut.

444

Page 3: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Pemilihan proses yang akan digunakan harus disesuaikan

dengan lokasi pengolahan, kualitas air laut, penggunaan air hasil pengolahan dan lain sebagainya berdasarkan studi kelayakan. Mengingat semakin bertambahnya permintaan air baik untuk kehidupan manusia maupun untuk industri, maka setiap negara perlu menyediakan air tawar yang murah walaupun biaya untuk pengadaan sumber energinya semakin tinggi. Di beberapa negara penelitian dan pengembangan metoda desalinasi, penambahan-penambahan baru, kombinasi dan lain sebagainya telah dilaksanakan untuk meningkatkan efisiensi dari pengolahan sistem desalinasi. 10.2 TEKNOLOGI PROSES DESALINASI AIR LAUT 10.2.1 Proses Distilasi (Penguapan)

Pada proses distilasi, air laut dipanaskan untuk

menguapkan air laut dan kemudian uap air yang dihasilkan dikondensasi untuk memperoleh air tawar. Proses ini menghasilkan air tawar yang sangat tinggi tingkat kemurniannya dibandingkan dengan proses lain. Air laut mendidih pada 100 o C pada tekanan atmosfir, namun dapat mendidih di bawah 100 o C apabila tekanan diturunkan seperti terlihat pada Gambar 10.2. Penguapan air memerlukan panas penguapan yang tertahan pada uap air yang terjadi sebagai panas laten. Apabila uap air dikondensasi maka panas laten akan dilepaskan yang dapat dimanfaatkan untuk pemanasan awal air laut.

Korosi (karat) sudah tentu akan merusak peralatan dan perpipaan, yang dapat mengakibatkan sistem pengolahan tidak dapat beroperasi, yang kemudian akan meghabiskan biaya dan waktu yang tidak sedikit pada saat perbaikan. Produksi air akan terhenti pada periode itu. Oleh karena itu pemilihan bahan merupakan hal yang sangat penting. Proses desalinasi telah bertahun-tahun dan telah dihasilkan beberapa perbaikan.

Proses distilasi dibagi dalam 3 sistem utama yakni : multi stage flash distillation, multiple effect distillation dan vapor compression distillation. Penjelasan singkat setiap proses tersebut akan diuraikan dibawah ini.

445

Page 4: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi

garam 3,5 % dan panas penguapan.

Pada proses distilasi, air laut digunakan sebagai bahan

baku air tawar dan sebagai air pendingin dalam hal ini jumlah air laut yang diperlukan sebesar 8 sampai 10 kali dari air tawar yang dihasilkan. Steam dari boiler atau sumber lainnya dapat digunakan sebagai media pemanas dan suatu rancangan akan memerlukan jumlah steam pemanas 1/6 sampai 1/8 dari air yang dihasilkan. Perbandingan jumlah produksi air tawar terhadap jumlah panas steam yang diperlukan disebut Performance Ratio atau Gained Output Ratio (GOR). Rancangan biasanya memakai performance ratio 6 sampai 8.

446

Page 5: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Masalah yang biasa timbul pada semua jenis sistem distilasi adalah kerak dan karat pada peralatan. Apabila terjadi kerak pada tube penukar panas evaporator maka efisiensi panas dan produksi air tawar akan berkurang. Pengolahan desalinasi harus diberhentikan untuk pembersihan tube dengan asam. Penerapan pengolahan yang efektif sangat diperlukan. 10.2.1.1 Multi Stage Flash Distilation 10.2.1.1.A Proses Pengolahan

Apabila air laut yang telah dipanaskan dialirkan kedalam vesel pada tekanan kecil, sebagian dari air laut yang dipanaskan akan segera mendidih dengan mengambil panas penguapan dari sisa air air laut, sehingga mengakibatkan penurunan temperatur sisa air laut. phenomena ini disebut flash evaporation.

Gambar 10.3 adalah diagram yang disederhanakan tentang proses multistage flash distillation.

Gambar 10.3 : Proses multistage flash distillation (MSF)

Sumber : Desalination Technology and Its Aplication, Sasakura Ltd. 1995.

Evaporator (penguap) dibagi dalam beberapa bagian

yang disebut "stage". Gambar tersebut memperlihatkan empat stage (tahap) evaporator, namun pada umumnya di tempat pengolahan terdapat lebih dari sepuluh stage. Setiap stage

447

Page 6: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

selanjutnya dibagi menjadi flash chamber yang merupakan ruangan yang terletak dibawah pemisah kabut dan bagian kondensor yang terletak diatas pemisah kabut.

Air laut dialirkan dengan pompa kedalam bagian kondensor melalui tabung penukar panas dan hal ini menyebabkan terjadi pemanasan air laut oleh uap air yang terjadi dalam setiap flash chamber. Kemudian air laut selanjutnya dipanaskan dalam pemanas garam dan kemudian dialirkan ke dalam flash chamber tahap pertama.

Setiap tahap (stage) dipertahankan dengan kondisi vakum tertentu dengan sistem vent ejector, dan beda tekanan antara tahap-tahap dipertahankan dengan sistem vent orifices yang terdapat pada vent penyambung pipa yang menyambungkan antara tahap-tahap.

Air laut yang telah panas mengalir dari tahap bertemperatur tinggi ke tahap bertemperatur rendah melalui suatu bukaan kecil antara setiap tahap yang disebut brine orifice, sementara itu penguapan tiba-tiba (flash evaporates) terjadi dalam setiap chamber, air laut pekat keluar dari tahap terakhir dengan menggunakan pompa garam (brine pump).

Uap air yang terjadi dalam flash chamber pada setiap tahap mengalir melalui pemisah kabut, dan mengeluarkan panas laten ke dalam tabung penukar panas sementara air laut mengalir melalui bagian dalam dan kemudian uap berkondensasi. Air yang terkondensasi dikumpulkan dalam tray.

Air yang terkondensasi biasanya disebut destilat atau air produk, yang dihasilkan dari pemanasan air laut secara bertahap yakni dari tahap bertemperatur panas ke tahap bertemperatur rendah dan dipisahkan dari tahap terakhir dengan pompa produk. Sejumlah tertentu penghilang kerak disuntikkan ke dalam air laut sebelum masuk ke dalam tabung penukar panas (tidak tergambar pada Gambar 10.3). 10.2.1.1.B Keunggulan MSF Tidak ada batasan ukuran yang tetap untuk setiap unit plant.

Ukuran unit MSF dapat mencapai 100.000 Ton/hari. Modul-modul MSF dapat dirakit di pabrik perakitan dengan

berat dapat mencapai 1.600 Ton, dapat diangkut ke lokasi dalam satu blok tunggal.

448

Page 7: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Dapat digabungkan dengan instalasi pembangkit tenaga (steam atau gas turbine) untuk menghemat tenaga listrik atau menghemat biaya air.

Rancang bangun alat dapat dioptimisasi untuk mendapatkan harga produksi air yang paling murah.

10.2.1.1.C Jenis Instalasi MSF Jenis instalasi seperti yang tertera pada gambar 3 adalah merupakan sietem MSF yang dirancang sekali lewat (Once Through Design), dimana seluruh air laut yang akan diuapkan dialirkan ke seluruh instalasi sekali lewat tanpa sirkulasi (recycle). Hal ini memang memudahkan operasi, tetapi biaya produksi atau biaya operasi lebih tinggi. Jenis MSF yang lain yakni MSF dengan sistem “Brine Recycle”, yang mana sistem operasinya lebih komplek tetapi biaya operasinya lebih rendah. Pada instalasi MSF sistem “Brine Recycle” (sistem sirkulasi air garam), yang diagram prosesnya seperti tertera pada Gambar 10.4, sebagian dari air garam yang dibuang (reject brine) pada bagian (tahap) yang paling dingin disirkulasikan atau didaur ulang ke ruang penguapan tahap antara (intermediate stage).

Gambar 10.4 : Diagram alir MSF “Brine Recycle”.

449

Page 8: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Sirkulasi brine tersebut dimasukkan pada ruang penguapan pada tahap (stage) yang dipilih sedemikian rupa sehinga air baku air laut yang digunakan untuk mendinginkan uap air yang terbentuk pada ruang penguapan pada tahap berikutnya tidak akan mencapai suhu dimana proses pengolahan harus menggunakan senyawa anti kerak (anti scale). Dengan cara demikian maka hanya sebagian kecil air laut yang digunakan sebagai umpan air baku (make up water) yang memerlukan pengolahan dengan mengunakan senyawa anti kerak untuk mencegah terjadinya pengendapan kerak yakni hanya ada bagian yang suhunya lebih tinggi pada instalasi. Untuk menghindari terjadinya penumpukan konsentrasi garam yang tinggi pada MSF “brine recycle”, yang dapat membahayakan peralatan dengan terbentuknya endapan garam sulfat yang keras, maka sebagian dari brine (air garam) yang disirkulasikan harus dibuang. Air baku air laut yang digunakan sebagai air umpan biasanya dua kali dari jumlah produk air olahannya, tetapi jumlah tersebut hanya 25 % dari jumlah air baku apabila diolah dengan MSF “One Through”. Dengan demikian proses desalinasi air laut dengan MSF “brine recycle” dapat menghemat biaya bahan kimia yang mana hal ini merupakan salah satu keungulan dari MSF dengan sistem sirkulasi brine. Salah satu contoh instalasi desalinasi air laut dengan proses MSF kapasitas 1000 m3 per hari dapat dilihat pada Gambar 10.5.

10.2.1.2 Multiple Effect Distilation

Multiple effect adalah suatu proses yang terdiri dari beberapa flash chambers yang disebut "effect". Dalam proses ini, hanya effect pertama yang dialiri steam dari boiler dan effect kedua dan selanjutnya memperoleh steam yang diproduksi oleh effect sebelumnya.

Dalam multi effect evaporator, air laut disemprotkan ke bagian luar dari tabung penukar panas yang diletakkan secara horizontal. Pada saat uap air yang lebih panas yang terdapat dalam tabung berkondensasi dan menghasilkan air tawar, saat itu pula menyebabkan air laut diluar tabung mendidih, dan menghasilkan uap air baru yang kemudian mengalir ke tabung penukar panas berikutnya. Setiap effect mengurangi tekanannya

450

Page 9: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

dibawah tekanan jenuh dari temperatur brine (air laut yang pekat karena evaporasi).

Gambar 10.5 : Contoh instalasi desalinasi air laut dengan proses MSF kapasitas 1000 m3 per hari (dua unit).

Proses kondensasi/evaporasi berulang-ulang sejak dari

effect pertama hingga effect keempat dan air tawar dan air laut pekat yang diproduksi akhirnya mengalir ke dalam ruang lain yang mengandung effect penolakan panas R1 dan R2. Dalam hal ini pengulangan evaporasi sesuai dengan nomer effect yang memproduksi air tawar dengan efisiensi panas tinggi.

Sistem pengolahan desalinasi Reheat (RH) (produsksi Sasakura) adalah kombinasi dari multi effect evaporator dan thermo-compressor. Thermo-compressor adalah jet ejector steam dan disebut ejector utama dalam proses. Ejector utama menyedot uap bertemperatur rendah dari effect keempat, kemudian memadatkannya dan mengalirkan campuran steam dan uap yang lebih panas ke effect pertama.

Vent ejector dipasang dengan maksud yang sama seperti pada sistem multistage flash distillation dan zat penghambat kerak terpilih disuntikkan ke dalam air baku. Gambar 10.6

451

Page 10: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

memperlihatkan flow diagram desalinasi air laut dengan proses Multiple Effect Evaporation.

Gambar 10.6 : Flow diagram desalinasi air laut dengan proses Multiple Effect Evaporation.

10.2.1.3 Vapour Compression Method

Apabila dilakukan penekanan adiabatik terhadap uap air, maka temperatur akan naik dan terkondensasi pada temperatur tinggi. Berdasarkan pada teori ini, uap air yang diproduksi dalam evaporator dapat digunakan kembali sebagai steam pemanas untuk evaporator yang sama. Proses ini disebut vapour compression distillation.

Dalam sistem ini terdapat empat komponen utama; pemanas awal air baku, tabung evaporator horizontal dan thin film evaporation, blower uap sebagai kompresor dan pemanas atau penukar panas yang mengambil panas dari beberapa sumber panas cadangan. Kondisi vakum pada pengolahan dipertahankan dengan menggunakan pompa vakum kecil. Air baku yang masuk diolah dengan sejumlah kecil zat penghambat kerak

Air laut mula-mula dihangatkan dalam pemanas awal air baku, kemudian dialirkan ke bagian atas dari evaporator dan disemburkan keseluruh bagian luar dari tabung penukar panas. Air laut menjadi berupa film tipis diatas permukaan tabung dan kemudian menguap karena terjadinya kondensasi uap air yang

452

Page 11: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

lebih panas yang berada di dalam tabung. Uap air yang terbentuk dari air laut disedot dan ditekan oleh blower uap dan temperatur naik beberapa derajat dan kemudian dialirkan ke dalam tabung penukar panas, yang di dalam ini uap air terkondensasi menjadi air tawar sebagai produksi pengolahan.

Sejumlah panas meninggalkan evaporator bersama produksi air dan air pekat. Pemanas awal air baku memanfaatkan panas tersebut semaksimal mungkin. Namun sejumlah kecil tetap hilang bersama aliran yang dikeluarkan (air tawar dan air pekat) dan keluar ke lingkungan sekitarnya. Sejumlah panas yang sama dengan panas yang hilang harus dimasukan kembali dan dipasok dari sumber panas cadangan dengan tujuan untuk mempertahankan proses dalam keadaan tetap. Sumber panas cadangan dapat berupa listrik, steam, gas panas atau air panas dengan temperatur diatas 80 derajat.

Sejumlah besar panas secara efektif disirkulasi dalam proses evaporasi/kondensasi secara terus menerus. Konsumsi tenaga listrik dari blower uap lebih kecil dari sepersepuluh panas eveporasi (panas laten) dan efisiensi thermal tinggi tercapai. Namun sumber energi utama adalah tenaga listrik dan jumlah konsumsi besar dibandingkan dengan proses lainnya. Vapour compression distillation hanya cocok diterapkan pada pengolahan dengan kapasitas kecil. Flow diagram proses Vapour Compression Method ditunjukkan seperti pada Gambar 10.7.

Gambar 10.7 : Flow diagram proses vapour compression method.

453

Page 12: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

10.2.2 Desalinasi Air Laut Dengan Proses Osmosis Balik (Reverse Omosis, RO) 10.2.2.1 Pinsip Dasar Osmosis Balik

Apabila dua buah larutan dengan konsentarsi encer dan konsentrasi pekat dipisahkan oleh membran semi permeable, maka larutan dengan konsentrasi yang encer akan terdifusi melalui membran semi permeable tersebut masuk ke dalam larutan yang pekat sampai sampai terkesetimbangan konsentarsi. Phenomena tersebut dikenal sebagai proses osmosis. Sebagai contoh misalnya, jika air tawar dan air laut (asin) dipisahkan dengan membran semi permeable, maka air tawar akan terdifusi ke dalam air asin melalui membran semi permeable tersebut sampai terjadi kesetimbangan.

Daya pengggerak (driving force) yang menyebabkan terjadinya aliran /difusi air tawar ke dalam air asin melalui membran semi permeable tersebut dinamakan tekanan osomosis. Besarnya tekanan osmosis tersebut tergantung dari karakteristik membran, temperatur air, dan konsentarsi garam yang terlarut dalam air. Tekanan osmotik normal air-laut yang mengandung TDS 35.000 ppm dan suhu 25o C adalah kira-kira 26,7 kg/cm2, dan untuk air laut di daerah timur tengah atau laut Merah yang mengandung TDS 42,000 ppm , dan suhu 300 C, tekanan osmotik adalah 32,7 kg /m2.

Apabila pada suatu sistem osmosis tersebut, diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmosisnya, maka aliran air tawar akan berbalik yakni dari dari air asin ke air tawar melalui membran semi permeable, sedangankan garamnya tetap tertinggal di dalam larutan garammya sehingga menjadai lebih pekat. Proses tersebut dinakanan osmosis balik (reverse osmosis). Prinsip dasar proses osmosis dan proses osmosis balik tersebut ditunjukkan seperti pada Gambar 10.8.

Suatu membran (selaput) yang memungkinkan lewatnya hanya jenis-jenis molekul tertentu disebut membran semipermeabel. Apabila dua buah larutan dengan konsentrasi encer dan konsentrasi pekat dipisahkan oleh membran semipermeabel, maka larutan dengan konsentrasi encer akan terdifusi melalui membran semipermeabel dan masuk ke dalam larutan yang pekat sampai terjadi kesetimbangan konsentrasi.

454

Page 13: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Peristiwa ini dikenal dengan proses osmosis. Sebagai contoh, jika air tawar dan air laut (asin) dipisahkan dengan membran semipermeabel, maka air tawar akan terdifusi ke dalam air asin sampai terjadi kesetimbangan.

Gambar 10.8: Prinsip dasar proses osmosis balik (reverse

osmosis). Daya penggerak yang menyebabkan terjadinya difusi air

tawar ke dalam air asin melalui membran semipermeabel tersebut dinamakan tekanan osmosis. Besarnya tekanan osmosis tersebut tergantung dari temperatur air, dan konsentrasi garam yang terlarut dalam air. Tekanan osmosis dari suatu larutan dapat dinyatakan dalam persamaan :

= 1,12 (t +273) mi dimana,

= tekanan osmosis (Psi) t = suhu (oC)

mi = jumlah molalitas kandungan ionik/nonionik

Apabila pada suatu sistem osmosis diberikan tekanan yang lebih besar dari tekanan osmosisnya, maka aliran air tawar akan

455

Page 14: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

berbalik yaitu dari air asin ke air tawar melalui membran semipermeabel, sedangkan garamnya tetap tertinggal di dalam larutan garamnya sehingga menjadi lebih pekat. Proses ini dinamakan osmosis balik. Proses yang terjadi di dalam membran osmosis balik adalah proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni molekul yang lebih besar daripada molekul air, misalnya molekul garam, akan terpisah dan ikut ke dalam air buangan.

Pemisahan air dari pengotornya pada proses membran tidak memungkinkan untuk memisahkan seluruh garam dari air laut atau air asin, karena akan membutuhkan tekanan yang sangat tinggi. Air laut atau air asin dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam suatu membran osmosis balik yang mempunyai dua buah pipa keluaran, yakni pipa keluaran untuk air tawar yang dihasilkan dan pipa keluaran untuk air garam yang telah dipekatkan.

Laju pemisahan garam dapat dilihat pada persamaan :

S = {(Cf – Cp)} x 100 dimana, Cp = konsentrasi garam air olahan ( mg/liter) Cf = konsentrasi garam air baku ( mg/liter) Laju produksi dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan :

Qp R = x 100% Qf

Dimana Qp adalah debit air olahan (liter /jam) dan Qf adalah debit air baku (liter/jam).

Tekanan operasi pada sistem osmosis balik adalah

sebesar 5,3 – 24,6 kg/cm2 (75 – 350 Psi). Menurut jenis tekanan operasinya sistem osmosis balik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu unit tekanan tinggi dan unit tekanan rendah. Sistem osmosis balik yang bekerja pada tekanan rata – rata sebesar 17,6 kg/cm2

456

Page 15: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

(250 Psi) dapat diklasifikasikan sebagai unit tekanan rendah. Unit tekanan tinggi mempunyai tekanan rata–rata di atas 24,6 kg/cm2. 10.2.2.2 Proses Desalinasi dengan RO

Di dalam proses desalinasi air laut dengan sistem osmosis balik (RO), tidak memungkinkan untuk memisahkan seluruh garam dari air lautnya, karena akan membutuhkan tekanan yang sangat tinggi sekali. Oleh karena itu pada kenyataanya, untuk mengasilkan air tawar maka air asin atau air laut dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam sutu modul membrane osmosis balik yang mempunyai dua buah outlet yakni outlet untuk air tawar yang dihasilkan dan outlet untuk air garam yang telah dipekatkan (reject water). Di dalam membrane RO tersebut terjadi proses penyaringan dengan ukuran molekul, yakni partikel yang molekulnya lebih besar dari pada molekul air, misalnya molekul garam dan lainnya, akan terpisah dan akan terikut ke dalam air buangan (reject water). Oleh karena itu air yang akan masuk kedalam membran RO harus mempunyai persyaratan tertentu misalnya kekeruhan harus nol, kadar besi harus < 0,1 mg/l, pH harus dikontrol agar tidak terjadi pengerakan calsium dan lainnya. Di dalam prakteknya, proses pengolahan air minum dengan sistem reverse osmosis terdiri dari dua bagian yakni unit pengolahan pendahuluan dan unit RO. Salah satu contoh diagram proses pengolahan air dengan sistem osmosis balik (RO) dapat dilihat seperti pada Gambar 10.9.

Oleh karena air baku yakni air laut, terutama yang dekat dengan pantai masih mengandung partikel padatan tersuspensi, mineral, plankton dan lainnya, maka air baku tersebut perlu dilakukan pengolahan pendhuluan sebelum diproses di dalam unit RO. Unit pengolahan pendahuluan tersebut terdiri dari beberapa peralatan utama yakni pompa air baku, bak koagulasi-flokulasi, tangki reaktor (kontaktor), saringan pasir, filter mangan zeolit, dan filter untuk penghilangan warna (color removal), dan filter cartridge ukuran 0,5 µm. Sedangkan unit RO terdiri dari pompa tekanan tinggi dan membran RO, serta pompa dosing untuk anti scalant, dan anti biofouling dan sterilisator ultra violet (UV). Air baku (air laut) dipompa ke bak koagulasi-flokulasi untuk mengendapakan zat padat tersuspenssi, selanjutnya di alirkan ke rapid sand filter, selanjutnya ditampung di dalam bak peampung.

457

Page 16: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

458

Dari bak penampung air laut dipompa ke pressure filter sambil diinjeksi dengan larutan kalium permanganat agar zat besi atau mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida besi atau mangan yang tak larut dalam air. Selain itu dijinjeksikan larutan anti scalant, anti biofouling yang dapat berfungsi untuk mencegah pengkerakan serta membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling di dalam membrane RO. Dari pressure filter, air dialirkan ke saringan filter multi media agar senyawa besi atau mangan yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring.

Dengan adanya filter multi media ini, zat besi atau mangan yang belum teroksidasi dapat dihilangkan sampai konsentarsi <0,1 mg/l. Zat besi dan mangan ini harus dihilangkan terlebih dahulu karena zat-zat tesebut dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran RO.

Dari filter multimedia, air dialirkan ke filter penghilangan warna. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan warna senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran RO. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel dengan ukuran 0,5 µm.

Setelah melalui filter cartridge, air dialirkan ke unit RO dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran RO ada dua yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan (reject water). Selanjutnya air tawarnya dipompa ke tangki penampung sambil dibubuhi dengan khlorine dengan konsentarsi tertentu agar tidak terkontaminasi kembali oleh mikroba, sedangkan air garamnya dibuang lagi ke laut. Salah satu contoh instalasi desalinasi air laut dengan kapasitas 2600 m3 per hari ditunjukkan seperti pada Gambar 10.10 sampai dengan Gambar 10.14.

Page 17: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.9 :Diagram proses pengolahan air asin menjadi air tawar dengan proses osmosis balik (Reverse Osmosis)

459

Page 18: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Unit Instalasi desalinasi air laut dengan proses Reverse Osmosis kapasitas 2600 m3 per hari.

Gambar 10.10 : Pompa tekanan tinggi pada sistem RO.

Gambar 10.11 : Tangki kimia.

460

Page 19: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.12 : Saluran pipa tekanan tinggi.

Gambar 10.13 : Modul membrane reverse osmosis.

Gamabar 10.14 : Pompa produk air olahan.

461

Page 20: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

10.2.2.3 Keunggulan Proses Osmosis Balik

Keunggulan utama yang menjadikan Proses Osmosis Balik sebagai metode pengolahan air asin yang menarik ialah kosumsi energi yang sangat rendah. Untuk instalasi dengan kapasitas kecil, konsumsi energi yang khusus ialah kira-kira 8-9 kwh/T untuk air aut yang mempunyai 35.000 ppm TDS dan kira-kira 9 -11 kwh/T untuk air laut yang mempunyai 42,000 ppm TDS. Konsumsi energi sedikit lebih kecil untuk kapsitas besar atau untuk persen recovery yang lebih kecil.

Keunggulan lain yang menarik pada proses Osmosis Balik antara lain yakni pengopersiannya dilakukan pada suhu kamar, tanpa instalasi penambah uap, mudah untuk memperbesar kapasitas, serta pengopersian alat mudah. 10.3 APLIKASI TEKNOLOGI DESALINASI DI DUNIA International Desalination Assosiation (IDA) secara berkala menerbitkan “Worldwide Desalting Plants Inventory Reports” yang berisi daftar seluruh Instalasi desalinasi yang telah dibangun atau sedang dibangun diseluruh dunia berdasarkan sumber-sumber dari para pemasok alat atau sumber lain. Berdasarkan data Mei 1994, instalasi desalinasi yang telah dibangun dapat dilihat pada Tabel 10.2. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa teknologi desalinasi yang banyak digunakan saat ini adalah proses distilasi dan proses osmosis balik. Tael 10.1 :Jenis proses dan kapsitas instalasi desalinasi air laut.

Jenis Proses Kapasitas (M3/day)

Prosentase (%)

Distilasi (MSF+ME+VC) 11.084.908 59,2

RO 6.109.244 32,7

Elektrodialisa 1.070.005 5,7

Lain-lain 446.110 2,4

TOTAL 18.710.267 100

462

Page 21: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

10.3.1 Perbandingan Beberapa Jenis Proses Desalinasi Perbandingan antara beberapa jenis teknologi desalinasi atau pemurnian air asin secara garis besar ditunjukkan pada Tabel 10.2. Tabel 10.2: Perbandingan antara beberapa jenis teknologi desalinasi.

No ITEM Unit MSF RH WC RO

1 Kapasitas terbesar m3/day 60000 9000 1500 24000 2 Kapasitas terkecil m3/day 500 40 24 5 3 Dapatkah dioperasikan

dengan listrik saja ? - Tidak Tidak Ya Ya

4 Apakan plant dapat menggunakan steam sebagai sumber panas ?.

- Ya Ya Ya Tidak

5 Apakan plant dapat menggunakan air panas sebagai sumber panas ?.

- Tidak Tidak Ya Tidak

6 Apakah dapat dibuat dalam bentuk paket ?.

- Tidak Ya Ya Ya

7 Kualitas air olahan ppm TDS

5 25 10 <500

8 Apakah plant dapat mengolah air laut yang keruh/kotor ?

- Ya Ya Ya Tidal

9 Apakah plant dapat mengolah air laut yang kualitasnya berubah dengan cepat ?

- Ya Ya Ya sulit

10 Instalasi indoor/outdoor ?

- Out Out Out In

11 Bahan kimia yang digunakan.

- Anti scale

Anti scale

Anti scale/ foam

Anti scale/ fouling

12 Memerlukan bahan kimia untuk pencucian

- perlu/ sering

jarang tidak perlu

13 Jenis penggunaan : Hoter/resort - Tidak jarang Ya Ya Suplai air bersih

skala kecil - mungk

in ya ya ya

Suplai air bersih skala besar

- ya tidak tidak ya

consrtruction site/labor camp

- tidak ya ya ya

refineries, petrochemicals, power plant.

- Ya jarang tidak tidak

463

Page 22: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

10.4 CONTOH APLIKASI TEKNOLOGI OSMOSIS BALIK (RO) UNTUK KAWASAN PESISISR DAN PULAU TERPENCIL

Aplikasi Teknologi Reverse Osmosis (RO) Untuk Pengolahan Air Payau Menjadi Air Minum Kapasitas 10.000 Liter per Hari

10.4.1 Lokasi Kegiatan

Lokasi kegiatan studi di desa Sungai Lumpur, Kecamatan Cengal, Kabupaten OKI, propinsi Sumatra Selatan. Peta lokasi dapat dilihat pada Gambar 10.15.

Gambar 10.15 : Peta lokasi desa Sungai Lumpur, kecamatan Cengal, Kabupaten OKI, Propinsi Sumatra Selatan

10.4.2 Proses Pengolahan Dan Spesifikasi Teknis Peralatan

10.4.2.1 Kualitas Air Baku

Kualitas air baku sangat menentukan proses yang akan digunakan untuk pengolahan air. Oleh karena itu pengambilan contoh air dari lokasi pengoperasian sangat dibutuhkan untuk disain alat. Jika kualitas air berubah-ubah sebaiknya dipilih lokasi yang

464

Page 23: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

paling stabil kualitasnya dan kalau perlu dibangun stasiun pengambilan air baku. Dengan demikian peralatan dapat bekerja secara efektif dan efisien. Air asin yang akan diolah oleh membran harus jernih, oleh karena itu pada kasus-kasus dimana air tidak jernih atau keruh perlu dilakukan pengolahan awal atau pretreatment karena pretreatment yang terpasang terbatas kemampuannya.

Dari hasil survei dilapangan air yang akan diolah adalah air sungai yang dipengaruhi oleh pasang surut air laut. Secara fisik air baku yang akan diolah berwarna kuning kecoklatan dengan konsentrasi zat padatan terlarut (TDS) berkisar antara 3000 – 10.000 mg/l.

10.4.2.2 Proses Pengolahan Air Rawa Payau Menjadi Air Siap Minum Berdasarkan kondisi air baku yang akan diolah proses pengolahan yang digunakan yakni kombinasi proses koagulasi-flokulasi, oksidasi zat besi dan mangan, filtrasi dan desalinasi dengan proses reverse osmosis (RO). Air baku yang berasal dari air sungai dipompa ke bak clarifier atau bak koagulasi sambil diinjeksi dengan larutan PAC (polyaluminium chloride) agar partikel kotoran yang berupa lumpur atau zat warna organik dapat digumpalkan menjadi flok atau gumpalan partikel kotoran yang akan mengendap di dasar bak clarifier. Air limpasan atau over flow dari bak clarifier selanjutnya dialirkan ke bak penampung air baku. Dari bak penampung air baku, air baku dipompa ke tangki reaktor sambil diinjeksi dengan arutan kalium permanganat dengan menggunakan pompa dosing, agar zat besi atau mangan yang larut dalam air baku dapat dioksidasi menjadi bentuk senyawa oksida Besi atau Mangan yang tak larut dalam air. Selain itu, pembubuhan Kalium Permanganat bersifat oksidator yang dapat juga dapat berfungsi untuk membunuh mikroorganisme yang dapat menyebabkan biofouling (penyumbatan oleh bakteri) di dalam membran Osmosa Balik. Dari tangki reaktor, air dm yang telah teroksidasi dan juga padatan tersuspensi (SS) yang berupa partikel halus, plankton dan lainnya dapat disaring. Air yang keluar dari saringan pasir selanjutnya dialirkan ke filter Mangan Zeolit (manganese greensand filter). Dengan adanya filter Mangan Zeolit ini, zat besi atau mangan yang belum teroksidasi di dalam tangki reaktor dapat dihilangkan sampai konsentrasi < 0,1 mg/l. Zat Besi dan Mangan ini harus

465

Page 24: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

466

dihilangkan terlebih dahulu karena zat-zat tesebut dapat menimbulkan kerak (scale) di dalam membran RO.

Dari filter Mangan Zeolit, air dialirkan ke filter karbon aktif (activated carbon filter) untuk menghilangkan bau atau warna serta polutan mikro. Filter ini mempunyai fungsi untuk menghilangkan senyawa warna dalam air baku yang dapat mempercepat penyumbatan membran Osmosa Balik secara adsorpsi. Setelah melalui filter penghilangan warna, air dialirkan ke filter cartridge yang dapat menyaring partikel kotoran sampai ukuran 0,5 mikron. Dari filter cartridge, selanjutnya, air dialirkan ke unit membrane RO dengan menggunakan pompa tekanan tinggi sambil diinjeksi dengan zat anti kerak (anti skalant) dan zat anti biofouling. Air yang keluar dari modul membran Osmosa Balik yakni air tawar dan air buangan garam yang telah dipekatkan. Selanjutnya produk air tawar dialirkan ke tangki penampung air produk yang terbuat dari bahan stainles steel. Sedangkan air baungan atau reject brine dibuang ke saluranatau sungai kembali. Dari tangki penampung air produk, sebelum ke kran pengisian air di alirkan ke filter cartridge untuk air produk dengan menggunakan pompa, selanjutnya dilewatkan ke sterilisator Ultra Violet dan selanjutnya ke kran pengiasian. Air produk yang sudah siap minum didistribusikan ke masyarakat dengan menggunakann botol galon 20 liter dan disegen dengan tutup plastik agar tidak terjadi rekontaminasi.Diagram proses pengolahan air payau menjadi air siap minum yang digunakan dapat dilihat seperti pada Gambar 10.16. 10.4.2.3 Sumber Tenaga

Tenaga yang dibutuhkan untuk menjalankan seluruh unit osmosa balik sangat bervariasi tergantung dari kapasitas alat yang diinginkan, sebagai contoh alat pengolah air sistem osmosa balik kapasitas 10 m3/hari adalah 5000 watt. Genset yang digunakan adalah genset dengan kapasitas 10 KVA dengan fasilitas 3 phase dan tegangan 380 volt.

Page 25: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.16 : Diagram proses pengolahan air payau menjadi air siap minum.

467

Page 26: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

10.4.2.4 Spesifikasi Teknis Peralatan Yang Digunakan 1) Pompa clarifier Pompa clarifier yang digunakan adalah pompa sentrifugal semi jet pump dengan kapasitas yang sesuai dengan kapasitas maksimum dari Unit Pengolah Awal. Pompa clarifier mempunyai daya tarik minimal 9 meter dan daya dorong 40 meter atau tekanan 4 bar dengan daya listrik 250 watt. Pompa clarifier ini berfungsi untuk memompa air sungai ke bak clarifier, sambil Spesifikasi : Type : semi jet pump Kapasitas : 110 liter/menit Power : 250 Watt Pressure : 4 Bars (max) Suction Head : 9 m Jumlah : 1 unit 2) Pompa Dosing PAC Pompa dosing ini berfungsi untuk menginjeksikan larutan koagulan yakni PAC ke dalam air baku . Pompa dosing ini diatur secara otomatis yakni jika pompa clarifier beroperasi pompa dosing juga ikut beroperasi dan sebaliknya. Spesifikasi : Type : Chemtech 100/030 Tekanan : 7 Bars Kapasitas : 4.7 lt/hour Pump head : SAN Diaphragm : Hypalon Jumlah : 1 unit 3) Tangki PAC Berfungsi untuk menampung larutan PAC untuk koagulan. Spesifikasi : Volume : 50 liter Ukuran : Ø 50 cm x 40 cm Material : Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) Jumlah : 1 unit

468

Page 27: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

4) Static Mixer Berfungsi untuk unit pencampuran cepat larutan koagulan dengan air baku agar dengan cepat dapat tercampur secara sempurna. Spesifikasi : kapasitas : 110 liter/menit Dimensi : Ø 6 “ x 100 cm Bahan : Fiberglass Reinforced Plastic (FRP)

Gambar 10.17 : Pompa clarifier, pompa dosing PAC, tangki PAC dan Static Mixer.

5) Bak Clarifier Bak clarifier mempunyai fungsi untuk mengendapkan partikel kotoran yang ada di dalam air yang berupa koloid atau lumpur. Spesifikasi : Dimensi : 100 cm x 300 cm x 210 cm Bahan : Fiberglass Inlet : 1 “ Outlet : 4 “

469

Page 28: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.18 : Penampang bak clarifier dan foto bak clarifier.

470

Page 29: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

6) Bak Penampung Air Baku Bak penampung air baku berfungsi untuk menampung air sungai yang telah diolah di dalam bak clarifier sebelum diproses lebih lanjut. Spesifikasi : Tipe : Profil Tank Volume : 5000 liter Jumlah : 1 unit

Gambar 10.19: Bak penampung air baku sebelum dipasang. 7) Pompa Air Baku

Pompa air baku (raw water pump) adalah pompa sentrifugal semi jet pump dengan kapasitas yang sesuai dengan kapasitas maksimum dari Unit Pengolah Awal. Pompa air baku minimal mempunyai daya tarik minimal 9 meter dan daya dorong 40 meter. Unit-unit yang harus dilalui oleh air baku adalah tangki pencampur (reactor tank), saringan pasir cepat (rapid sand filter),

471

Page 30: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

saringan mangan-zeolit dan saringan karbon aktif serta cartride filter untuk unit RO. Sebagai contoh kasus, di dalam proses pengolahan awal atau pertreatment kehilangan tekanan sekitar 2,5 bar. Sehingga minimal pompa air baku harus bertekanan 5 bar, sehingga pada saat memasuki unit osmosa balik tekanan masih tersisa sekitar 2 - 2,5 bar. Spesifikasi : Type : semi jet pump Kapasitas : 110 liter/menit Power : 500 Watt Pressure : 4 Bars (max) Suction Head : 9 m Jumlah : 1 unit 8) Pompa dosing KmnO4

Berfungsi untuk menginjeksikan larutan Kalium Permanganat (KMnO4) untuk mengoksidasi zat besi atau mangan yang ada di dalam air baku. Spesifikasi : Type : Chemtech 100/030 Tekanan : 7 Bars Kapasitas : 4.7 lt/hour Pump head : SAN Diaphragm : Hypalon Jumlah : 1 unit 9) Tangki KmnO4

Untuk menampung larutan kalium permanganat (KmnO4). Spesifikasi : Volume : 50 liter Ukuran : Ø 50 cm x 40 cm Material : Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) Jumlah : 1 unit

472

Page 31: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.20 : Pompa air baku, pompa dosing KMnO4 serta tangki kalium permanganat.

10) Tangki Reaktor

Tangki reaktor atau Tangki Pencampur adalah alat untuk mengakomodasikan terjadinya proses pencampuran antara air baku dan bahan-bahan kimia tertentu. Biasanya dipakai Kalium permanganat atau klorin yang berfungsi sebagai zat oksidator untuk menurunkan kandungan bahan organik dan soda ash yang digunakan untuk menaikkan pH kearah netral. Penggunaan Kalium permanganat atau klorin dimaksudkan untuk membunuh bakteri-bakteri pathogen, sehingga tidak menimbulkan masalah penyumbatan di sistem penyaringan berikutnya karena terjadinya proses biologi (terbentuknya lumut dll.). Tangki pencampur didisain khusus agar waktu kontak sesingkat mungkin dan pencampuran antara air baku dan bahan-bahan kimia tersebut dapat terjadi sebaik mungkin (homogen). Sistem pencampuran disini adalah sistem hidrolika (hydraulic mixing), sehingga dapat menghemat pemakaian energi listrik. Spesifikasi : Kapasitas : 0,5 – 1 M3/jam

473

Page 32: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Ukuran : 63 cm x 120 cm, dilengkapi dengan penyangga Material : Fiber Reinforced Plastic (FRP) Inlet/Outlet : 1" Tekanan Operasi : 4 bar Jumlah : 1 unit 11) Saringan Pasir Cepat (Pressure Sand Filter)

Air dari tangki reaktor masuk ke unit penyaringan pasir cepat dengan tekanan maksimum sekitar 4 Bar. Unit ini berfungsi menyaring partikel kasar yang berasal dari air baku dan hasil oksidasi kalium permanganat atau klorin, termasuk besi dan mangan. Unit filter berbentuk silinder dan terbuat dari bahan fiberglas. Unit ini dilengkapi dengan keran multi purpose (multiport), sehingga untuk proses pencucian balik dapat dilakukan dengan sangat sederhana, yaitu dengan hanya memutar keran tersebut sesuai dengan petunjuknya. Tinggi filter ini mencapai 120 cm dan berdiameter 12 inchi. Media penyaring yang digunakan berupa pasir silika dan terdiri dari 4 ukuran, yaitu lapisan dasar terdiri dari kerikil dengan diameter 2 - 3 cm dan kerikil halus dengan diameter 0,5 - 1 cm, 3 - 5 mm, dan lapisan penyaring yang terdiri dari lapisan pasir silika dengan diameter 2 - 1 mm dan pasir silika halus dengan diameter partikel 1 – 0,5 mm. Unit filter ini juga didisain secara khusus, sehingga memudahkan dalam hal pengoperasiannya dan pemeliharaannya. Dengan dilengkapi oleh 2 (dua) buah water moore, maka penggantian media filter dapat dilakukan dengan mudah. Spesifikasi : Tekanan maksimum : 3 –4 Bars Capacity : 1.4 – 1.8 m3 / jam Ukuran : 12 inchi x 120 cm Material : PVC Pipa Inlet / outlet : ¾ inch System : Semi automatic backwash Media Filter : Pasir Silika Media Penahan : Gravel Number : 1 unit

474

Page 33: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

12) Filter Mangan Zeolit (Manganese Greensand Filter) Berfungsi untuk menyerap zat besi atau mangan di ndal

air yang belum sempat teroksidasi di dalam tangki reaktor dan saringan pasir cepat. Unit ini mempunyai bentuk dan dimensi yang sama dengan unit penyaring pasir cepat, namun mempunyai material media filter yang sangat berbeda. Media filter adalah mangan zeolit (manganese greensand) yang berdiameter sekitar 0,3 - 0,5 mm. Dengan menggunakan unit ini, maka kadar besi dan mangan, serta beberapa logam-logam lain yang masih terlarut dalam air dapat dikurangi sampai < 0,1 mg/l/. Spesifikasi : Tekanan : 3 Bars Capacity : 1.4 – 1.8 m3 / jam Ukuran : 12 inchi x 120 cm Material : PVC Pipa Inlet / outlet : ¾ inch System : Semi automatic backwash Media Filter : Mangan Zeolit Media Penahan : Gravel Number : 1 unit 13) Filter Karbon Aktif (Activated Carbon Filter)

Unit ini khusus digunakan untuk penghilang bau, warna, logam berat dan pengotor-pengotor organik lainnya. Ukuran dan bentuk unit ini sama dengan unit penyaring lainnya. Media penyaring yang digunakan adalah karbon aktif granular atau butiran dengan ukuran 1 - 2,5 mm atau resin sintetis, serta menggunakan juga media pendukung berupa pasir silika pada bagian dasar. Spesifikasi : Tekanan : 3 –4 Bars Capacity : 1.4 – 1.8 m3 / jam Ukuran : 10 inchi x 120 cm Material : PVC Pipa Inlet / outlet : ¾ inch System : Semi automatic backwash

475

Page 34: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Media Filter : Karbon Aktif Granular Media Penahan : Gravel Jumlah : 1 unit

Gambar 10.21 : Tangki reaktor, saringan pasir cepat, filter mangan zeolit dan filter karbon aktif.

14) Filter Cartridge untuk RO

Filter ini merupakan penyaring pelengkap untuk menjamin bahwa air yang akan masuk ke proses penyaringan osmosa balik benar-benar memenuhi syarat air baku bagi sistem osmosa balik. Alat ini mempunyai media penyaring dari bahan sintetis selulosa. Alat ini juga berbentuk silinder dengan tinggi sekitar 25 cm dan diameter sebesar 12 cm. Filter cartridge ini dapat menyaring kotoran di dalam air sampai ukuran partikel 0,5 mikron. Unit ini dipasang sebelum pompa tekanan tinggi. Spesifikasi : Kapasitas : 20 Liter/menit Tekanan mak : 125 Psi Inlet/Outlet : 3/4 “ Diameter pore : 0,5 mikron Jumlah : 2 unit

476

Page 35: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.22 : Filter cartridge untuk unit RO. 14) Dosing Pump bahan Kimia RO

Dalam sistem pengolahan air payau dengan sistem osmosa balik ini, sebelum masuk ke unit RO dibutuhkan 3 (tiga) buah pompa dosing, masing-masing untuk menginjeksikan larutan anti scalant, larutan anti fouling dan larutan untuk kontrol pH. Pompa dosing memerlukan energi listrik yang rendah, yaitu maksimum sebesar 30 Watt. Kapasitas dapat divariasikan dari 0,39 sampai dengan 12,0 liter per jam dan jumlah stroke maksimum 100 untuk setiap menit. Berat pompa masing-masing sekitar 2,6 kg. Tekanan 5 - 7 Bar. Spesifikasi : Type : Chemtech 100/030 (Setara) Pressure : 7 bars kapasitas : 4.7 lt / hour Pump Head : SAN Diaphragm : Hypailon Jumlah : 3 unit 15) Tangki bahan Kimia Untuk RO Untuk menampung larutan anti scalant (anti kerak, larutan anti biofouling (penyumbatan oleh mikroba) dan larutan untuk kontrol pH.

477

Page 36: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Spesifikasi : Volume : 50 liter Ukuran : Ø 50 cm x 40 cm Material of Contraction : Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) Jumlah : 3 unit

Gambar 10.23 : Pompa dosing untuk anti scalant, anti biofouling

dan kontrol pH serta tangki bahan kimia.

16) Reverse Osmosis (RO) Unit

Unit Osmosa balik merupakan jantung dari sistem pengolahan air secara keseluruhan. Unit ini terdiri dari selaput membran yang digulung secara spiral dengan pelindung kerangka luar (vessel) yang tahan terhadap tekanan tinggi. Kapasitas tiap unit bermacam-macam tergantung disain yang diinginkan. Daya tahan membran ini sangat tergantung pada proses pengolahan awal. Jika pengolahan awalnya baik, maka membran ini dapat tahan lama. Spesifikasi : Model : CF 10T Kapasitas : 10 m3 / hari Raw Water : Air Payau Total Dissolved Solid : < 12 000 ppm

478

Page 37: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Tekanan air masuk : Minimum 1 bar Tekanan Operasi : 20 - 24 bars Temperatur Operasi : Maximum 40 0C Toleransi Kadar besi : Maximum 0.01 ppm Toleransi Kadar mangan : Maximum 0.01 ppm Toleransi kadar khlorida : Maximum 0.01 ppm Type elemen : Thin Film Composite Motor : 2,2 KW ; 380 Volt ; 50 Hz ; 2900 RPM Kelengkapan - Product Flow meter

- Reject flow meter - Inlet presure gauge

- Operating presure gauge - Pre filter pressure gauge - Reject pressure regulator - Solenoid valve - Conductivity tester - Tool Kit - Anti Soalan Unit - Anti Fouling Unit

Gambar 10.24 : Unit reverse osmosis.

479

Page 38: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

17) Bak Penampung Air Produk Untuk menanpung air olahan sebelum didistribusikan melaluin kran pengisian. Spesifikasi : Volume : 500 Liter Material : Stainles steel Gate Valve : ¾” Number : 4 Unit

Gambar 10.25 : Bak penampung air olahan (produk). 18) Pompa Produk Berfungsi untuk memompa air olahan untuk proses pengisian ke dalam botol galaon 20 liter. Spesifikasi : Type : semi jet pump Kapasitas : 110 liter/menit Power : 250 Watt Pressure : 4 Bars (max) Suction Head : 9 m Jumlah : 1 unit Material : Stainles stelel

480

Page 39: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.26 : Pompa produk dan cartridge filter untuk produk.

19) Sterilisator Ultra Violet

Proses sterilisasi dalam sistem pengolahan air ini menggunakan lampu Ultra Violet. Lampu ini dapat membunuh semua bakteri dalam air minum. Ukuran dan dimensi alat ini sama dengan filter cartridge. Energi yang dibutuhkan maksimum sebesar 30 Watt. Lampu ini dipasang sebagai tambahan, terutama jika unit dipergunakan untuk air tawar dan tidak melalui membran osmosa balik. Spesifikasi : Kapasitas : 10 ton/day Power : 30 watt Jumlah : 1 unit

Gambar 10.27 : UV sterilizer

481

Page 40: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

20) Generator Output : 10 KVA Voltage : 220 V/380 V Phase : 3 Phase Jumlah : 1 Unit

Gambar 10.28 : Genset yang digunakan. 21) Kabel Type : Standard (10 A. Min) SNI Jumlah : 1 set 22) Panel Kontrol

Seluruh rangkaian listrik dalam sistem osmosa balik ini

berada dan berpusat dalam satu unit yang disebut panel kontrol. Panel ini dilengkapi dengan indikator-indikator tekanan dan sistem otomatis. Apabila tekanan pada membrane telah mencapai nilai maksimum, maka dengan sendirinya switch aliran listrik menghentikan suplainya dan seluruh sistem juga berhenti. Dalam keadaan seperti ini kondisi membran harus diamati secara khusus dan apakah sudah saatnya harus diganti.

482

Page 41: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.29 : Panel kontrol untuk sistem RO.

Gambar 10.30 : Bangunan pelindung.

483

Page 42: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.31: Unit instalasi yang telah terpasang.

Gambar 10.32: Proses pengisian air lahan dalam bentuk botol galon 20 liter dan disegel dengan tutup plastik.

484

Page 43: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Gambar 10.33 : Air baku dan air hasil olahan.

Gambar 10.34 : Pengisian air dalam botol galon.

485

Page 44: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

10.5 PENGAMATAN KINERJA UNIT PENGOALHAN AIR RAWA (AIR GAMBUT ) ASIN

10.5.1 Pengoperasian Unit Osmosis Balik Pada unit ini air dari pengolahan awal dialirkan menuju pompa tekanan tinggi sambil ditambahkan zat anti scalant dan antifouling. Besarnya tekanan pompa tergantung dari konsentrasi garam yang ada dalam air baku. Indikator – indikator yang digunakan pada unit osmosis balik adalah indikator tekanan air baku, indikator tekanan air umpan, indikator tekanan operasi, indikator tekanan air olahan dan indikator tekanan air buangan. Fungsi dari indikator – indikator tersebut adalah untuk mengetahui besarnya tekanan yang bekerja pada unit osmosis balik ini. Variasi dari tekanan yang bekerja pada sistem osmosis balik dapat dilihat pada Tabel 10.3. Tabel 10.3 : Variasi besarnya tekanan pada unit osmosis balik.

Air Olahan

(l/menit)

Air Buangan

(l/menit)

Tekanan Air Setelah Pretreat-

ment (Psi)

Tekanan Air Setelah

Filter Cartridge

(Psi)

Tekanan

Ope-rasi

(Psi)

Tekanan Air

Buang-an

(Psi)

TDS Air

Olahan

(ppm)

0 20 - - 40 - -

3 18,9 - - 140 120 120

4,5 10 20 14 165 165 125

5,8 8,2 18,6 15,7 180 180 140

6 9,5 17,8 16,5 200 200 140

7 7 31,5 25,7 210 210 150

Cara kerja unit osmosis balik dapat dilihat pada Gambar 10.35.

486

Page 45: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

KETERANGAN:

1. Indikator Tekanan Air Baku 6. Membran RO 11. Flowmeter Air Buangan

2. Filter Cartridge 7. Flowmeter Air Olahan 12. Pipa Air Olahan

3. Indikator Tekanan Air Umpan

8. Indikator Tekanan Air Olahan 13. Pipa Air Buangan

4. Pompa Tekanan Tinggi 9. Valve Pengatur Aliran Air Olahan & Air

14. Switch Tekanan Otomatis

5. Indikator Tekanan Operasi 10. Indikator Tekanan Air Buangan

Gambar 10.35 : Sistem kerja unit osmosis balik.

Sistem kerja unit osmosis balik untuk lebih jelasnya adalah sebagai berikut: dimisalkan air olahan 4,5 l/menit dibaca pada flow meter (7) maka besarnya debit air buangan yang dibaca pada flow meter air buangan.(11) adalah sebesar 10 l/menit. Tekanan air sebelum filter cartridge pada indikator (1) terbaca 20 Psi dan tekanan air setelah filter cartridge pada indikator (3) adalah 14Psi. Tekanan operasi yang bekerja pada alat adalah 165 Psi dibaca pada indikator tekanan operasi (5),sedangkan tekanan air buangan sebesar 165 Psi dibaca pada indikator tekanan air buangan (10).

487

Page 46: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Unit Pengolahan Pendahuluan

Hasil pengamatan di lapangan menunjukkan unit filtrasi pada proses pengolahan awal bekerja dengan baik. Tekanan operasi sebesar 3-4 bar sesuai kriteria desain dari filter bertekanan. Unit Osmosis Balik Menurut James et al ,1991, tekanan operasi pada sistem osmosis balik adalah sebesar 75 – 350 Psi. Hasil pengamatan pada Tabel 3 menunjukkan tekanan operasi pada instalasi bervariasi antara 140 – 210 Psi masih masuk ke dalam tekanan opererasi yang ditentukan. Tekanan osmosis yang bekerja dipengaruhi jumlah molalitas kandungan ionik/nonionik pada air yang masuk. Semakin besar salinitas air yang masuk maka besar pula tekanan yang dibutuhkan. Hal ini dapat dilihat dari contoh perhitungan. Asumsi: Air baku mengandung NaCl sebesar 20 gr /l Densitas garam : 1,5 gr/ml Perhitungan:

20gr Volume NaCl = = 13,3 ml 1,5 gr/ml Volume pelarut = 1000 ml – 13,3 m l= 9986,67 ml = 0,9987 l Suhu (t) = 250 C Tekanan osmosis () = 1,12 (t + 273) mi = 1,12 (25 + 273) {20 gr : [(Mr Na + Mr Cl) / Vol pelarut]} = 1,12 x 298 K {20 gr : [ (23 + 35,5) / 0,9987 l ]} = 113,95 Psi

Perhitungan di atas memperlihatkan besarnya tekanan osmosis untuk air asin (air bakunya) yang diasumsikan mengandung 20 gr NaCl adalah sebesar 113,95 Psi, sehingga diperlukan tekanan yang lebih besar dari 113,95 Psi untuk dapat menyaring molekul garam oleh membran. Pada IPA Osmosis Balik ini disediakan pompa tekanan tinggi yang dapat

488

Page 47: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

dioperasikan pada tekanan maksimal 24 bar (343 Psi) sehingga pompa ini mempunyai tekanan yang sesuai untuk memberikan tekanan osmosis balik.

Berdasarkan Tabel 10.3 dapat dilihat bahwa untuk memperoleh air olahan sebesar 3 – 7 liter/menit dibutuhkan tekanan yang berkisar antara 140 – 210 Psi. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar air olahan yang ingin dihasilkan maka akan semakin besar pula tekanan yang dibutuhkan (Morton,1996). Air olahan yang dihasilkan semakin besar jika makin besar pula laju produksinya. Perhitungan laju produksi (R) : Debit air olahan (Qp1) = 4,5, l/m Debit air olahan 2 (Qp2) = 5,8 l/m Debit air buangan = 10 l/m Debit air buangan (2) = 8,2 l/m Debit air baku (Qf1) = 4,5 l/m + 10 l/m = 14,5 l/m Debit air baku (Qf2) = 5,8 l/m + 8,2 l/m = 14 l/m R 1 = (Qp1/Qf1) x 100 %= (4,5 /14,5) x 100 %= 31 % R2 = (Qp1/Qf1 ) x 100 % = (5,8/14) x 100%= 41,4 %

Hubungan antara debit air olahan dengan tekanan operasi dan TDS dapat dilihat pada Gambar 10.36. Gambar tersebut memperlihatkan semakin besar air olahan yang dihasilkan maka semakin besar pula tekanan osmosis balik yang diberikan. Tekanan operasi yang semakin besar ini menyebabkan TDS meningkat. Hal ini disebabkan kemampuan membran untuk menyaring TDS yang berkurang dengan bertambahnya tekanan operasi.

489

Page 48: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6

Perlakuan

Tek

anan

Ope

rasi

Mem

bran

(P

si)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Kon

sent

rasi

TD

S (m

g/l)

Gambar 10.36 : Grafik hubungan antara debit air olahan, tekanan membran dan TDS.

10.5.2 Penambahan Bahan Kimia Penambahan bahan – bahan kimia yang dilakukan di IPA Osmosis Balik ini adalah KMnO4, anti fouling, anti scalant dan larutan pembersih membran. Konsentrasi KMnO4 yang ditambahkan ke dalam air baku berdasarkan perhitungan adalah sebesar 9,024 mg/l. Kalium permanganat ini berfungsi untuk mengoksidasi besi dan mangan serta mengaktifkan media mangan zeolit dalam filter mangan zeolit.

Pemakaian natrium bisulfit sebagai anti fouling dan larutan pembersih membran dilakukan untuk menggantikan klorin. Hal ini disebabkan karena membran tidak tahan terhadap klorin dan akan cepat rusak. Bahan ini (NaHSO3) aman dan tidak merusak membran. Konsentrasi NaHSO3 sebesar 3,01 mg/l cukup dapat mencegah terjadinya biofouling.

Penambahan asam sulfat yang dilakukan untuk mencegah terjadinya kerak dapat mengakibatkan korosi pada pipa walaupun konsentrasi yang ditambahkan sedikit, yaitu 3,01ml/l. Oleh karena itu, asam sulfat dapat digantikan dengan penambahan asam

490

Page 49: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

polyacrylic yang relatif aman. Asam sulfat dapat digunakan bila telah terjadi kerak pada membran. Konsentrasinya bahan kimia yang ditambahkan dapat dilihat melalui perhitungan di bawah ini: 1) Penambahan KMnO4 Penambahan KMnO4 pada pengolahan pendahuluan dilakukan dengan mencampur 300 gr KMnO4 ke dalam tangki bahan kimia yang terbuat dari fiberglass dengan volume 50 liter air.

Perhitungan Dosis KMnO4 : Debit air baku : 30 m3 / hari = 30000 l / hari Kapasitas pompa dosing : 4,7 l / jam Stroke length : 40 % Q pompa dosing = 4,7 l / jam x 40% = 45,12 l / hari

300 gr Konsentrasi 300 gr KMnO4 dalam 50 liter air = = 6 gr/l

50 l = 6000 mg/l Jumlah KMnO4 yang dibutuhkan = 45,12 l/hari x 6000 mg/l = 270.720 mg/hari 270.720 mg/hari Konsentrasi KMnO4 pada air baku = 30000 l /hari = 9,024 mg/l 2) Penambahan Anti Fouling Bahan kimia yang digunakan sebagai anti fouling adalah natrium bisulfit (NaHSO3). Penambahan ini dilakukan dengan melarutkan 100 gr NaHSO3 ke dalam 50 liter air.

491

Page 50: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Perhitungan Dosis NaHSO3 : Debit air baku : 30 m3 / hari = 30000 l / hari Kapasitas pompa dosing : 4,7 l / jam Stroke length : 40 % Q pompa dosing = 4,7 l / jam x 40% = 45,12 l / hari 100 gr Konsentrasi 100 gr NaHSO3 dalam 50 liter air = =

50 l = 2 gr/l = 2000 mg/l Jumlah NaHSO3 yang dibutuhkan = 45,12 l/hari x 2000 mg/l = 90.240 mg/hari

90.240 mg/hari Konsentrasi NaHSO3 pada air baku =

30000 l /hari = 3,01 mg/l

3) Penambahan Anti Scalant Bahan kimia yang dipergunakan sebagai anti scalant (anti pengerakkan) adalah asam sulfat (H2SO4). Penambahan ini dilakukan dengan mencampur 10 l H2SO4 10% ke dalam 50 liter air. Perhitungan Dosis H2SO4 : Debit air baku : 30 m3 / hari = 30000 l / hari Kapasitas pompa dosing : 4,7 l / jam Stroke length : 40 % Q pompa dosing = 4,7 l / jam x 40% = 45,12 l / hari

10 l x 10% Konsentrasi 10 l H2SO4 10% dalam 50 liter air = = 50 l = 2% (2000 ml/l)

492

Page 51: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Jumlah H2SO4 yang dibutuhkan = 45,12 l/hari x 2000 ml/l = 90.240 ml/hari

90.240 ml/hari Konsentrasi H2SO4 pada air baku =

30000 l /hari = 3,01 ml/l 4) Penambahan Larutan Pembersih Membran Penambahan larutan pembersih membran dilakukan dengan menambahkan 750 gr NaHSO3 ke dalam 50 liter air. Perhitungan Dosis NaHSO3 : Debit air baku : 30 m3 / hari = 30000 l / hari Kapasitas pompa dosing : 4,7 l / jam Stroke length : 40 % Q pompa dosing = 4,7 l / jam x 40% = 45,12 l / hari

750 gr Konsentrasi 750 gr NaHSO3 dalam 50 liter air =

50 l =15.000 mg/l Jumlah NaHSO3 yang dibutuhkan = 45,12 l/hari x 15.000 mg/l = 676.800 mg/hari Konsentrasi NaHSO3 pada air baku = 676.800 mg/hari / 30000 l/hari = 22,56 mg/l Larutan pembersih digunakan bila kualitas air olahan berkurang 15 %. Cara pembersihan membran adalah sebagai berikut :

Hentikan operasi normal. Siapkan tangki sirkulasi dan si tangki tersebut dengan air

olahan yang telah dicampur dengan larutan pembersih. Masukkan selang intake dan selang hasil air pencucian

ke dalam tangki sirkulasi. Hidupkan sistem dan lakukan pencucian selama 10 menit Jika air dalam tangki sirkulasi telah keruh sebelum 10

menit, ganti larutan pembersih dengan larutan pembersih baru.

493

Page 52: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Setelah pencucian matikan sistem dan lakukan operasi sistem normal.

10.5.3 Kualitas Air Olahan Pengambilan sampling air olahan dilakukan pada 3 titik yang meliputi air baku, air olahan pretreatment dan air olahan sistem osmosis balik. Pengambilan air sampling dilakukan tiga kali. Kualitas air olahan dapat dilihat pada 4 jenis parameter yang dipakai, yaitu warna, jumlah zat padat terlarut (TDS), zat organik (KMnO4) dan klorida. Hasil sampliang secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 10.4 sampai dengan Tabel 10.6. Tabel 10.4 : Kualitas air olahan pada pengambilan sampling 1.

Parameter Satuan Air baku Standard Air

Bersih

Air Pretreatment

Air Olahan

Osmosis Balik

Warna TCU 108 50 14 10

TDS mg/l 4100 1500 3800 140

Zat Organik (KMnO4)

mg/l 52,57 10 11,1 3,32

Klorida mg/l 2753 600 2612 59,84

Sumber : Analisa Air di Laboratorium Teknik Penyehatan

Tabel 10.5 : Kualitas Air Olahan Pada Pengambilan Sampling 2

Parameter Satuan Air baku

Standard Air

Bersih

Air Pretreatment

Air Olahan

Osmosis Balik

Warna TCU 98 50 14 10

TDS mg/l 3970 1500 3800 140

Zat Organik (KMnO4)

mg/l 61,18 10 11,2 3,41

Klorida mg/l 2815 600 2756 57,42

Sumber : Analisa Air di Laboratorium Teknik Penyehatan

494

Page 53: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Tabel 10.6 : Kualitas air olahan pada pengambilan sampling 3.

Parameter Satuan

Air baku Standard Air Bersih

Air Pretreatme

nt

Air Olahan

Osmosis Balik

Warna TCU 111 50 14 10

TDS mg/l 4420 1500 4100 140

Zat Organik (KMnO4)

mg/l 59,57 10 11,4 3,48

Klorida mg/l 2836,45 600 2770 61,06

Sumber : Analisa Air di Laboratorium Teknik Penyehatan

10.5.3.1 Perhitungan efisiensi penurunan konsentrasi parameter Konsentrasi rata – rata TDS air baku (Cf) = 4163 mg/l Konsentrasi rata – rata TDS air olahan (Cp) = 140 mg/l S = [(Cf – Cp) / Cf ] x 100 %

4163 – 140 = x 100 % = 96 ,6 %

4163 10.5.3.1 Penurunan Konsentrasi Zat Organik Grafik Penurunan Konsentrasi Zat Organik (KMnO4) dapat dilihat pada Gambar 10.37. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa kandungan rata-rata zat organik yang tinggi pada air baku, yaitu 57,77 mg/l. Standar kandungan zat organik maksimal yang diperbolehkan menurut Peraturan Menteri Kesehatan No. 416 tahun 1990 adalah 10 mg/l. Pengaruh terhadap kesehatan yang dapat ditimbulkan oleh penyimpangan terhadap standar ini yaitu timbulnya bau yang tidak sedap pada air dan dapat menimbulkan penyakit. Kandungan zat organik turun menjadi 11,2 mg/l setelah melewati unit pretreatment. Efisiensi penurunan yang cukup besar ini (80,6%) disebabkan zat organik dalam bentuk bahan tersuspensi tersaring pada filter saringan cepat dan filter mangan

495

Page 54: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

zeolit, sedangkan bahan terlarutnya diadsorpsi pada filter karbon aktif. Kandungan zat organik turun menjadi 3,4 mg/l setelah disaring oleh membran pada unit osmosis balik.

0

10

20

30

40

50

60

70

27/04/2000 28/04/2000 29/04/2000

Tanggal

kon

sen

tras

i KM

nO

4 (m

g/l)

air baku

air pretreatment

air olahan

standar air bersih

Gambar 10.37 : Grafik penurunan konsentrasi zat organik

(KMnO4). 10.5.3.2 Penghilangan Warna

Grafik Penurunan Parameter Warna dapat dilihat pada Gambar 10.38. dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa parameter warna pada air baku rata-rata adalah sebesar 106 TCU. Warna yang tampak adalah kuning. Hal ini disebabkan adanya kandungan besi, mangan yang larut di air baku. Warna kuning berubah menjadi tidak berwarna setelah melewati unit pretreatment dan turun menjadi 14 TCU (efisiensi 86,8%). Pada unit ini besi dan mangan dioksidasi oleh KMnO4 menjadi ferri oksida (Fe2O3) dan mangan dioksida (MnO2) yang tidak larut dalam air yang disaring pada filter pasir cepat. Filter mangan zeolit yang ada akan mengoksidasi besi dan mangan yang belum teroksidasi oleh KMnO4 dan menyaringnya. Bahan-bahan terlarut

496

Page 55: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

yang masih ada dan tidak teroksidasi teradsorpsi oleh filter karbon aktif. Setelah melewati unit osmosis balik warna mengalami penurunan menjadi 10 TCU.

0

20

40

60

80

100

120

27/04/2000 28/04/2000 29/04/2000

Tanggal

Sk

ala

TC

U

air baku

air pretreatment

air olahan

standar air bersih

Gambar 10.38 : Grafik penurunan parameter warna.

10.5.3.3 Penurunan Konsentrasi Klorida Grafik Penurunan Konsentrasi Klorida ditunjukkan seperti pada Gambar 10.39. Dari gambar tersebut terlihat bahwa kandungan rata-rata ion klorida yang tinggi pada air baku, yaitu 2801,5 mg/l. Dalam jumlah yang besar ini, garam klorida (NaCl) menyebabkan rasa asin pada air baku. Unit pretreatment hanya mampu menurunkan kandungan klorida menjadi 2713 mg/l yang melewati batas maksimal standar air bersih yaitu 600 mg/l. Penurunan klorida yang sedikit (3,2%) disebabkan unit-unit yang tersedia pada pretreatment tidak dirancang untuk menyaring ion-ion klorida yang mempunyai ukuran diameter lebih kecil dibandingkan celah yang dibentuk oleh butir-butir media. Efisiensi penurunan yang tinggi (97,8%) terjadi ketika air diolah pada unit osmosis balik, yaitu turun rata-rata menjadi 59,44 mg/l.

497

Page 56: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Penurunan yang tinggi (97,8%) karena ion-ion klorida dapat tersaring oleh membran yang mempunyai ukuran pori 0,0001 m.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

27/04/2000 28/04/2000 29/04/2000

Tanggal

Klo

rid

a (m

g/l)

air baku

air pretreatment

air olahan

standar air bersih

Gambar 10.39 : Grafik penurunan konsentrasi klorida. 10.5.3.4 Penurunan konsentrasi Padatan Terlarut (Total Disolved Solids , TDS) Grafik Penurunan Konsentrasi TDS dapat dilihat pada Gambar 10.40. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa kandungan rata-rata total padatan terlarut (TDS) pada air baku yang berbentuk ion tinggi, yaitu 4163 mg/l. Unit pretreatment yang ada hanya mampu menurunkan TDS menjadi 3900 mg/l (turun 6,3%). Penurunan yang kecil ini disebabkan unit pretreatment yang tersedia tidak dirancang untuk menyaring ion-ion tetapi untuk menyaring bahan tersuspensi dan terlarut. TDS dalam bentuk ion ini dapat tersaring setelah melewati unit osmosis balik

498

Page 57: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

oleh membran yang mempunyai ukuran pori 0,5 m. Kandungan TDS pada air olahan adalah 140 mg/l (turun 96,4%).

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

27/04/2000 28/04/2000 29/04/2000

Tanggal

Kon

sen

tras

i TD

S (

mg/

l)

air baku

air pretreatm ent

air olahan

standar air bersih

Gambar 10.40 : Grafik penurunan konsentrasi TDS.

10.6 PENUTUP

Demikianlah sedikit gambaran mengenai unit pengolah air

asin dengan sistem osmosa balik. Sistem ini baik dan sangat efisien, tetapi membutuhkan konsumsi energi yang cukup besar sehingga biaya pengoperasiannya juga mahal, oleh karena itu pemanfaatannya hingga saat ini lebih banyak untuk industri. Kualitas air hasil olahan unit pengolah air sistem osmosa balik sangat baik dan dapat langsung diminum tanpa dimasak.

Dari uraian tersebut diatas dapat dilihat pula bahwa untuk mengolah rawa atau air sungai yang payau menjadi air yang siap minum dapat dilakukan dengan kombinasi proses koagulasi – flokulasi, pengendapan, filtrasi dan proses reverse osmosis yang dilengkapi dengan UV sterilisator.

Unit alat pengolahan air siap minum tersebut sangat berpotensi sebagai usaha untuk mengatasi masalah penyediaan air minum untuk daerah yang sulit air misalnya untuk wilayah pedesaan di kawasan pesisir pantai atau pulau-pulau terpencil.

499

Page 58: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

Unit alat alat pengolahan rawa payau menjadi air siap minum ini sangat cocok digunakan untuk wilayah antara lain : Kawasan desa pesisir pantai Kawasan desa rawa pasang surut. Pemukiman padat penduduk di kawasan pesisir Daerah pemukiman yang kualitas air tanahnya jelek. Dll.

DAFTAR PUSTAKA

Al – Layla, et al. 1978 .Water Supply Engineering Design.

Michigan: Ann Arbor Science Publisher, Inc. Arie, H, Dharmawan dan Komariah, 1988, Studi Pengkajian

Teknologi Reverse osmosis Sistem X Flow RO-01, Direktorat Pengkajian Sistem, Deputi Bidang Analisis Sistem, BPPT, Jakarta.

Arie, H, Nusa, I.D., Nugro, R., dan Haryoto, I., 1996, Studi Penerapan Teknologi Pengolahan Air Payau Kapasitas 10 m3/hari, Direktorat Pengkajian Sistem Industri Jasa, Deputi Bidang Analisis Sistem, BPPT, Jakarta.

Asaoka Tadatomo, “ Yousui Haisui Shori Gijutsu “, Tokyo, 1973.

AWWA. 1999. Water Quality and Treatment A Handbook of Community Water Supplies. New York: Mc Grow Hill,Inc

Benefiled, L.D., Judkins, J.F., and Weand, B.L., "Process Chemistry For Water And Waste Treatment", Prentice-Hall, Inc., Englewood, 1982.

Bunce, N.J. , 1993, Intruduction to Environmental Chemistry, Wuerz Publishing Ltd, Winnipeg, Canada.

Degremont. 1991. Water Treatment Handbook. France : Jerome Monod Chairman

Fair, G.M., Geyer, J.C., AND Okun, D.A., " Element Of Water Supply And Waste Water Disposal ", Second Edition, John Wiley And Sons, New York, 1971.

Hamer, M. J., " Water And Waste water Technology ", Second Edition, John Wiley And Sons, New York, 1986.

500

Page 59: BAB 10 - PENGOLAHAN AIR PAYAU MENJADI AIR MINUM …Gambar 10.2 :Kurva tekanan uap air laut dengan konsentrasi garam 3,5 % dan panas penguapan. ... bukaan kecil antara setiap tahap

501

Hartono , Widiatmoko. 1994. Teknologi Membran Pemurnian Air. Yogyakarta : Andi Offset

James, et al. 1991. Upgrading Existing or Designing New Drinking Water Treatment Facilities. New Jersey : Noyes Data Corp.

K.Kikuchi. 1984. Water Supply Engineering. Japan : Japan International Coorperation Agency

Morton, et al. 1996. Environment Impacts of Seawater Distillation and Reverse Osmosis Processes. UK : Elsevier

Nusa, I.D., Arie, H., Nugro, R., dan Haryoto, I., 1996, Studi Kelayakan Teknis dan Ekonomis Unit Pengolah Air Sistem Reverse Osmosis Kapasitas 500 m3/hari Untuk perusahaan minyak lepas pantai, P.T. Paramita Binasarana, Jakarta.

Peavy, H.S., Rowe, D.R, AND Tchobanoglous, S.G., "Environmental Engineering ", Mc Graw-Hill Book Company, Singapore, 1986.

Reynolds, Tom D. 1982. Unit Operation and Processes in Environmental Engineering. USA : PWS Publishers

Said, Nusa Idaman. 1999. Kesehatan Masyarakat Tekmologi Peningkatan Kualitas Air. Jakarta : Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi

Sasakura, 1995, Desalination Technology and Its Aplication, P.T. Sasakura Indonesia, Jakarta

Schultz, Christopher R, Daniel A. Okun.1984. Surface Water Treatment For Communities in Developing Countries. New York : John Willey and Sons

Slamet, Juli Soemirat. 1996. Kesehatan Lingkungan. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press

Tatsumi Iwao, " Water Work Engineering (JOSUI KOGAKU) ", Japanese Edition, Tokyo, 1971.

Viessman W,JR., “Water Supply And Pollution Control “, fourth edition, Harper and Ror Publisher, New york, 1985.